Question

汽车尾气已成为重要的空气污染物。

（1）汽车内燃机工作时引起反应：N₂(g)+O₂(g)2NO(g)，是导致汽车尾气中含有NO的原因之一。T ℃时，向5L密闭容器中充入8mol N₂和9molO₂，5min后达平衡时NO物质的量为6mol，计算该条件下的平衡常数（写出计算过程）。

 

（2）H₂或CO可以催化还原NO以达到消除污染的目的：

①已知：N₂(g)+ O₂(g) = 2NO(g)      △H = +180.5kJ/mol

2H₂(g)+ O₂(g) = 2H₂O(l)     △H = -571.6kJ/mol

则H₂(g)与NO(g)反应生成N₂(g)和H₂O(l)的热化学方程式为                           。

②当质量一定时，增大固体催化剂的表面积可提高化学反应速率。右图是反应：2NO(g) + 2CO(g) 2CO₂(g)+ N₂(g) 中NO的浓度随温度(T)、催化剂表面积(S)和时间(t)的变化曲线，据此判断该反应的△H       0 (填“＞”、“＜”或“无法确定”)。若催化剂的表面积S₁＞S₂ ，在图中画出NO的浓度在T₁、S₂ 条件下达到平衡过程中的变化曲线，并注明条件。

 

 

Answer 1

【答案】

（10分）（1）             N₂(g) + O₂(g) 2NO(g)

起始浓度（mol·L^－1）1.6    1.8       0         

转化浓度（mol·L^－1）0.6    0.6       1.2     （2分）

平衡浓度（mol·L^－1）1.0    1.2       1.2

平衡常数K=（1分）

==1.2  （1分）

【①计算结果正确但三段式不完整或不写平衡常数表达式均扣1分；②用物质的量计算平衡常数即便结果正确也只能得过程2分。】

（2）①2H₂(g)+ 2NO(g)= N₂(g)+2H₂O(l)   △H = －752.1kJ/mol（2分）

【①不标或标错物质状态或△H计算错误不得分；②计量数和△H成比例增加或减少也得2分】

②＜ （2分）；【填“小于”扣1分】

（2分）

【①曲线画错不得分：注意起始点、变化趋势、拐点；②曲线正确但不标条件扣1分。】

【解析】

试题分析：（1）（1）           N₂(g) + O₂(g) 2NO(g)

起始浓度（mol·L^－1）1.6    1.8       0         

转化浓度（mol·L^－1）0.6    0.6       1.2    

平衡浓度（mol·L^－1）1.0    1.2       1.2

平衡常数K===1.2；（2）根据盖斯定律，已知的前一个热化学方程式减去后一个热化学方程式，可以得到：2H₂(g) + 2NO(g)=N₂(g) + 2H₂O(l)   △H = －752.1 kJ·mol^－1；（3）读图，两条曲线先后达到平衡，说明T₂＞T₁，即升高温度，平衡时c(NO)增大，由于升温平衡向吸热方向移动，c(NO)增大说明平衡向逆反应方向移动，则逆反应是吸热反应，所以正反应是放热反应，△H＜0；画图要点：S₁变为S₂，即减小催化剂表面积，反应速率减小，单位时间内NO的变化浓度减小，则T₁、S₂的曲线位于T₁、S₁曲线的右边；催化剂不能使平衡移动，所以NO的平衡浓度与T₁、S₁曲线相同，只是达到平衡的时间比T₁、S₁曲线增大。

考点：本题考查化学平衡常数、盖斯定律、热化学方程式、放热反应、吸热反应、催化剂对反应速率和平衡移动的影响规律等。